双方向回転型アキシャルピストンポンプ
【課題】双方向で常に斜板の吐出し領域と吸込み領域間の背圧差を相殺でき、バランスのとれた安定した斜板軸受状態が得られる双方向回転型アキシャルピストンポンプの提供。
【解決手段】双方向回転型アキシャルピストンポンプにおいて、斜板の軸受部の回転軸貫通部領域を挟む両側位置に第１と第２の摺接面を備え、各摺接面にポンプ吐出圧油の一部が導入されて潤滑油膜を形成する一対の凹状ポケット領域として、摺接面中央部に形成された相対的に開口面積の小さい小ポケットと該小ポケットの周囲に形成された相対的に開口面積が大きい大ポケットとの二重ポケット構成を有し、一方の大ポケットと他方の小ポケットのみに前記吐出圧油を導く第１潤滑油路と一方の小ポケットと他方の大ポケットのみに前記吐出圧油を導く第２潤滑油路とを有する油圧回路を備えた。
【解決手段】双方向回転型アキシャルピストンポンプにおいて、斜板の軸受部の回転軸貫通部領域を挟む両側位置に第１と第２の摺接面を備え、各摺接面にポンプ吐出圧油の一部が導入されて潤滑油膜を形成する一対の凹状ポケット領域として、摺接面中央部に形成された相対的に開口面積の小さい小ポケットと該小ポケットの周囲に形成された相対的に開口面積が大きい大ポケットとの二重ポケット構成を有し、一方の大ポケットと他方の小ポケットのみに前記吐出圧油を導く第１潤滑油路と一方の小ポケットと他方の大ポケットのみに前記吐出圧油を導く第２潤滑油路とを有する油圧回路を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向回転型アキシャルピストンポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば重機の油圧ブーム駆動用のアクチュエータシリンダ等の比較的小容量で高圧の作動油の供給を必要とされる油圧パワー供給装置においては、従来から斜板式可変容量形のアキシャルピストンポンプが用いられることがある。これは、ポンプユニット内で回転軸と一体的に回転されるシリンダブロックのシリンダ室内に収容されている複数個のピストンの端部シューが、回転軸に対して傾斜可能に支持されている斜板の傾斜面に摺接するものであり、サーボモータ等の原動機による回転軸の回転駆動に伴って、斜板角度に応じたストロークで各ピストンが往復駆動することによって圧油を吸引・吐出するポンプとして作用するものである。
【０００３】
従って、このようなアキシャルピストンポンプのピストン押し出し容積により決定する吐出量は、斜板角度によって決定されるが、この角度は、油圧を利用した制御によって変更可能となっている。即ち、アキシャルピストンポンプを備えた油圧回路において、該ポンプの吐出流路と斜板の角度変位を行うための容量可変機構の受圧部との間に電磁切換弁を設け、該電磁切換弁のＯＮ状態にてポンプの自己吐出圧の一部が前記受圧部へパイロット圧として導かれ、その受圧部に駆動により、斜板をバネ付勢力に抗して押圧することでその傾斜角度を小さくしてポンプ機構の吐出流量が小容量側に変位される。また電磁切換弁のＯＦＦ状態にてパイロット圧油の導入を止められ、タンク等に連通する低圧側流路に接続された受圧部は、斜板に対する押圧作用が軽減、解除され、斜板角度はバネ付勢力により大きくなってポンプ吐出流量が大容量側へ変位される。
【０００４】
油圧制御によってアクチュエータシリンダのピストンロッドを前後進駆動させる油圧駆動装置においては、上記の如き可変容量形のアキシャルピストンポンプを双方向回転型ポンプとしたものが用いられる。この双方向回転型ポンプは、正逆２つの吐出口を備え、モータの回転方向に応じて正逆双方向への作動油の供給が切り換えられるものである。このポンプは、両ポートをアクチュエータシリンダのピストンヘッド側とロッド側とにそれぞれダイレクトに接続するだけで、制御弁を必要とせず、自給弁と安全弁からなる簡単な油圧回路でロッドを前後進駆動させることができる。このような双方向回転型ポンプを用いれば、作動油をほぼ閉鎖系で循環させる簡便な油圧回路で油圧配管のないコンパクトな設計で油圧供給装置を構成することができる。
【０００５】
しかしながら、アキシャルピストンポンプの構成では、各部材間や軸受部材との間で摺動が行われるため、摺接面ではガタツキが生じ易く、振動、騒音の原因になり、場合によっては、制御特性の安定性に悪影響を与える恐れもある。
【０００６】
そこで、従来から、対象部外から加圧された高圧流体を潤滑油としてその対象摺接面の隙間に強制的に供給することによって潤滑膜を形成し、摺接面同士を非接触状態に保つ所謂静圧軸受が多く採用されている。例えば、ピストンシューの斜板との摺接面に静圧ポケットを設けて潤滑油を該ポケット内へ導入するものや、また斜板底部と軸受部との間に潤滑油を供給するもの（例えば、特許文献１，２，３参照。）がある。
【０００７】
また、弁板に形成された複数の吐出ポートからそれぞれ複数の独立した吐出流を得るタイプのアキシャルピストンポンプでは、各吐出ポート間の油圧の相違に基づいたアンバランスモーメントが斜板に作用して、斜板が振動的になる恐れがあったが、このようなアンバランスモーメントを打ち消すように各吐出ポートからそれぞれ導かれた油圧によって斜板に相補的な逆向きモーメントを与える機構を備えたものもある（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−３２４７４９号公報
【特許文献２】特開平１０−７７９５６号公報
【特許文献３】特開２００２−５００６号公報
【特許文献４】特開平９−８８８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、アキシャルピストンポンプの斜板全体をみると、ピストンシューを介して接するピストンが吐出しモードとなっている領域と吸込みモードになっている領域との二つに大別され、これらの二領域の間で斜板に係る背圧に比較的大きな相違が生じており、これが斜板振動や騒音の原因になる恐れがあった。
【００１０】
しかも、双方向回転型の場合、回転方向が逆転すると、斜板の吐出し領域と吸込み領域も入れ替わってしまう。しかしながら、これまで、上記のような斜板の吐出し領域と吸込み領域との間に係る背圧の相違に着目し、片方向回転形においてもこのような背圧の相違を相殺するための手段を備えたものはなかった。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、正逆双方向の回転にも対応して斜板の吐出し領域と吸込み領域との間の背圧差を相殺でき、常にバランスのとれた安定した斜板軸受状態が得られる双方向回転型アキシャルピストンポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、原動機により駆動される回転軸と、該回転軸と一体的に回転されるシリンダブロックと、シリンダブロック内に前記回転軸周りに等角度間隔で回転軸と平行に形成された複数個のシリンダ室と、各シリンダ室内に収容されているピストンと、前記回転軸に対して傾斜可能に支持され、各ピストンの端部シューが摺接する傾斜面を備えた斜板とを備え、前記原動機による正逆双方向に切換可能な回転軸の回転駆動に伴って、前記斜板の角度に応じたストロークで各ピストンが往復駆動することによって圧油を吸引し且つ回転方向によって選択的に特定される２つの吐出口のうちのいずれかから吐出するものであり、前記斜板を最大吐出量となる傾斜角度位置へ向けて傾転付勢するバネ部と、パイロット圧力としてのポンプ吐出圧力の一部の作用により操作されて前記バネ部の付勢力に抗して前記斜板を最小吐出量位置へ向けて押圧する操作ピストン部とを有し、前記パイロット圧力の増減に応じた操作ピストン部の機械的変位に伴う前記斜板の傾斜角度変位によって前記ピストンのストローク距離を変位させて前記シリンダブロックの単位回転当たりの吐出容量を変化させる容量可変機構を備えている双方向回転型アキシャルピストンポンプにおいて、前記斜板の傾転に伴って摺動する斜板の底部面を受け入れる軸受部を備え、該軸受部は、吐出しモード或いは吸込みモードにあるピストンの端部シューが摺接する傾斜面の半分領域に対応する第１斜板底部面領域に対面する第１の摺接面と、吸込みモード或いは吐出しモードにある他のピストンの端部シューが摺接する他方の半分領域に対応する第２斜板底部面領域に対面する第２の摺接面とを、前記回転軸の貫通部領域を挟む両側位置に有し、前記第１と第２の摺接面のそれぞれには、ポンプ吐出圧油の一部がハウジング内に形成された油路を介して導入されて各々対面する第１と第２の斜板底部面領域との間に潤滑油膜を形成する一対の凹状ポケット領域が設けられており、各ポケット領域は、摺接面中央部に形成された相対的に開口面積の小さい小ポケットと、該小ポケットの周囲に形成された相対的に開口面積が大きい大ポケットとの二重ポケット構成を有するものであり、前記回転軸の回転方向によって、前記第１斜板底部面領域に吐出しモードのピストンの背圧が掛かると共に前記第２斜板底部面領域に吸込みモードのピストンの背圧が掛かる回転駆動状態にて前記第１の摺接面の大ポケットと前記第２の摺接面の小ポケットのみに一方の吐出口からポンプ吐出圧油を導く第１潤滑油路と、前記第１斜板底部面領域に吸込みモードのピストンの背圧が掛かると共に前記第２斜板底部面領域に吐出しモードのピストンの背圧が掛かる回転駆動状態にて前記第１の摺接面の小ポケットと前記第２の摺接面の大ポケットのみに他方の吐出口からポンプ吐出圧油を導く第２潤滑油路とを有する油圧回路を備えているものである。
【００１３】
即ち、本発明の双方向回転形アキシャルピストンポンプにおいては、斜板底部面との間でポンプ吐出圧力の一部の自己圧油を導入してなる潤滑膜を形成して所謂静圧軸受けを構成するための凹状ポケット領域を設ける軸受部の摺接面を、斜板の吐出しモード或いは吸込みモードにある約半数のピストンの端部シューが摺接する半分領域側の第１斜板底部面領域に対面する第１の摺接面と斜板の吸込みモード或いは吐出しモードにある他のピストンの端部シューが摺接する他方の半分領域側の第２斜板底部面領域に対面する第２の摺接面との二つを設定し、両摺接面に設けた一対の凹状ポケット領域をそれぞれ相対的に開口面積の小さい中央部の小ポケットとその周囲に形成した相対的に開口面積の大きい大ポケットとからなる二重ポケット構成とし、一方の小ポケットと他方の大ポケットを組み合わせて選択的にどちらかの組のみにいずれかのポンプ吐出口からその吐出圧力の一部を導入する二つの油路を有する油圧回路を設けたものであるため、吐出しモードのピストンの背圧によってより大きな重負荷が掛かる側の一方の摺接面の大ポケットと吸込みモードのピストンの背圧によってより小さい重負荷が掛かる側の他方の摺接面の小ポケットとにポンプ吐出圧力を導入することができる。
【００１４】
従って、斜板からより大きな負荷が掛かる一方の摺接面では、その対面する側の一方の斜板底部面領域に対して大ポケットのより広い領域に亘る相対的に強い油圧で対抗すると共に、同時に斜板からの負荷が小さい他方の摺接面では、その対面する側の他方の斜板底部面領域に対して小ポケットのより小さい領域のみでの相対的に小さい油圧で対抗することになるため、吐出しモードにあるピストンから背圧を受ける斜板領域と吸込みモードにあるピストンから背圧を受ける斜板領域との間の背圧差に基づく軸受部へ掛かる負荷の差は、軸受部の二つの摺接面間の斜板底部面に対抗する油圧力の差で相殺され、前記背圧差が原因となっていた従来のガタツキ振動や騒音を抑えることができる。
【００１５】
さらに、ポンプの回転駆動方向が逆転して斜板の吐出しモードにあるピストンの強い背圧を受ける側の領域と吸込みモードにあるピストンにより受ける背圧が小さい側の領域とが入れ替わっても、軸受部側の二つの摺接面においても、油圧回路における油路も切り換えられてそれぞれポンプ吐出圧油が導入されるポケットも大側と小側とで入れ替わって対応するため、正逆双方向のいずれの回転駆動状態でも、斜板に掛かる背圧差に基づく軸受部へ掛かる負荷の差は相殺され、軸受部において常に適切な荷重バランスを取ることが可能となる。
【００１６】
また、前記油圧回路は、２つの吐出口のうちの一方からポンプ吐出圧油の一部が第１潤滑油路を介して軸受部へ導かれると同時に同じ吐出口からのポンプ吐出圧油の一部をパイロット圧油として可変容量機構へ導入する第１パイロット油路と、他方の吐出口からポンプ吐出圧油の一部が第２潤滑油路を介して軸受部へ導かれると同時に同じ吐出口からのポンプ吐出圧油の一部をパイロット圧油として可変容量機構へ導入する第２パイロット油路とを備えれば、ポンプの回転駆動が正逆双方向のいずれの場合でも、回転方向の選択的切換に伴ってポンプ吐出圧油の一部の軸受部への導入油路が切り換えられても常に可変容量機構へパイロット圧油が良好に導入される。
【００１７】
また、容量可変機構は、斜板を大容量側に変位させるときは操作ピストン部を低圧側流路に接続してパイロット圧を低下させる第１の回路接続を形成すると共に斜板を小容量側に変位させるときはパイロット圧油としてポンプ吐出圧油を操作ピストン部に導く第２の回路接続を形成する切換弁を備えたものとするのが好ましい。
【００１８】
即ち、この切換弁により第１の回路接続が形成された状態では、第１パイロット油路又は第２パイロット油路を介して一部の自己圧が導かれてなるパイロット圧力が操作ピストン部へ作用し、該ピストン部が斜板を押圧してその傾斜角度を小さくし、ポンプ吐出量が小容量側に切り換えられ、また、切換弁により第２の回路接続が形成された状態では、パイロット圧油の導入を止め、パイロット圧力が小さくなるに従って操作ピストン部への作用が軽減され、斜板の押圧が解除されつつ傾斜角度が大きくなり、ポンプ吐出量が大容量側に切り換えられる。
【００１９】
このような切換弁によって、流量制御時には大容量側に切り換えて大流量とすることができると共に、圧力制御時には小容量側に切り換えてモータにかかる負荷トルクを小さく抑えることができるため、モータは小型のもので済み、装置構成が大型化することなく効率的な双方向回転型ポンプを実現できる。
【００２０】
なお、上記のような可変容量形ポンプでは、斜板角制御をポンプの自己圧で行うものであるため、小容量側に切り換え、吐出圧力がポンプ最低調整圧力以下になると、操作ピストン部は斜板を押すためのパイロット圧を確保できずに斜板角を小さい状態に維持することが困難となり、斜板が勝手に動く無制御状態になる恐れがある。そこで、第１と第２のパイロット油路には、それぞれ、操作ピストン部からポンプ吐出口側への圧油の流出を阻止して操作ピストン部に作用しているパイロット圧力を封じ込める逆止弁をそれぞれ配置しておくことが望ましい。
【００２１】
これら逆止弁により、容量可変機構において斜板傾転位置を小容量側に切り換えた際に、ポンプ吐出圧力が最低調整圧力以下となっても、封じ込められたパイロット圧力が操作ピストン部に作用し続けることができるため、低圧領域でも安定な制御状態が維持できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は以上説明した通り、斜板の傾転に伴って摺動する斜板の底部面を受け入れる軸受部に、吐出しモード或いは吸込みモードにあるピストンの端部シューが摺接する傾斜面の半分領域に対応する第１斜板底部面領域に対面する第１の摺接面と、吸込みモード或いは吐出しモードにある他のピストンの端部シューが摺接する他方の半分領域に対応する第２斜板底部面領域に対面する第２の摺接面とを、前記回転軸の貫通部領域を挟む両側位置に有し、第１と第２の摺接面のそれぞれにポンプ吐出圧力の一部がハウジング内に形成された油路を介して導入されて各々対面する第１と第２の斜板底部面領域との間に潤滑油膜を形成する一対の凹状ポケット領域として、摺接面中央部に形成された相対的に開口面積の小さい小ポケットと、該小ポケットの周囲に形成された相対的に開口面積が大きい大ポケットとの二重ポケット構成を備えたものであり、吐出しモードにあるピストンからの背圧が掛かる斜板領域からより大きな負荷が掛かる軸受部の一方の摺接面で、その対面する側の一方の斜板底部面領域に対して大ポケットのより広い領域に亘る相対的に強い油圧で対抗すると共に、同時に吸込みモードにあるピストンからの背圧が掛かる斜板領域からの負荷が小さい他方の摺接面で、その対面する側の他方の斜板底部面領域に対して小ポケットのより小さい領域のみでの相対的に小さい油圧で対抗することによって、吐出しモードにあるピストンから背圧を受ける斜板領域と吸込みモードにあるピストンから背圧を受ける斜板領域との間の背圧差に基づく軸受部へ掛かる負荷の差を、軸受部の二つの摺接面間の斜板底部面に対抗する油圧力の差で相殺し、前記背圧差が原因となっていた従来のガタツキ振動や騒音を抑えることができるという効果がある。
【００２３】
さらに、ポンプの回転駆動方向が逆転して斜板の吐出しモードにあるピストンの強い背圧を受ける側の領域と吸込みモードにあるピストンにより受ける背圧が小さい側の領域とが入れ替わっても、軸受部側の二つの摺接面においても、油圧回路における油路も切り換えられてそれぞれポンプ吐出圧油が導入されるポケットも大側と小側とで入れ替わって対応するため、正逆双方向のいずれの回転駆動状態でも、斜板に掛かる背圧差に基づく軸受部へ掛かる負荷の差は相殺され、軸受部において常に適切な荷重バランスを取ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態による双方向回転型アキシャルピストンポンプの概略構成図であり、（ａ）は本ポンプの側断面図、（ｂ）は本ポンプの正面図である。
【図２】図１のポンプにおいて、上部に示すシリンダブロックの吐出しポート領域と吸込みポート領域に対応した軸受部の各摺接面のポケット構成を示す模式図と各ポケットへポンプ吐出圧力の一部を導く油路を含む油圧回路図であり、（ａ）と（ｂ）とで互いに回転方向が正逆となっているポンプ駆動状態を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の一実施の形態による双方向回転形アキシャルピストンポンプを図１および図２に示す。図１は、本ポンプの概略構成図であり、（ａ）は本側断面図、（ｂ）は正面図である。この正面図では、シリンダブロックのシリンダ室の配置を透過部分として点線で示した。図２は、軸受部の各摺接面のポケット構成を示す模式図と各ポケットへポンプ吐出圧力の一部を導く油路を含む油圧回路図であり、（ａ）と（ｂ）とで互いに回転方向が正逆となっているポンプ駆動状態を示している。なお、それぞれ軸受部の上部に、その回転駆動状態におけるシリンダブロックの吐出しポート領域と吸込みポート領域を示す模式図を並べた。
【００２６】
本実施の形態における双方向回転型アキシャルピストンポンプは、原動機（不図示）により駆動される回転軸１と、ハウジング３０内で該回転軸１と一体的に回転されるシリンダブロック２と、シリンダブロック２内に回転軸１周りに等角度間隔で回転軸１と平行に形成された複数個のシリンダ室３と、各シリンダ室３内に収容されているピストン４と、回転軸１に対して傾斜可能に支持され、各ピストンの端部シュー５が摺接する傾斜面を備えた斜板６とを備えたものである。
【００２７】
従って、前記原動機による正逆双方向に切換可能な回転軸１の回転駆動に伴って、斜板１の角度に応じたストロークで各ピストン４がシリンダ室３内を往復駆動することによって圧油を吸引し且つ回転方向によって選択的に特定される２つの吐出口のうちのいずれかから吐出するポンプ作用が得られる。
【００２８】
また本実施形態によるアキシャルピストンポンプは、シリンダブロック２の単位回転当たりの吐出用量を変化させる容量可変機構が設けられている。即ち、斜板６は、バネ部８により最大吐出量となる傾斜角度位置へ向けて傾転付勢されており、このバネ部８による付勢力に抗して、斜板６を最小吐出量となる位置へ向けて押圧する操作ピストン部９を備えたものである。この操作ピストン部９は、ポンプ吐出圧力の一部からなるパイロット圧力の作用により操作されるものであり、該パイロット圧力の増減に応じた機械的変位によって斜板６の傾斜角度を変位させ、これに伴ってシリンダブロック２内でのピストン４のストローク距離が変位してポンプ吐出容量が変化する。
【００２９】
さらに、本実施形態における可変容量機構では、斜板６を大容量側に変位させるときは操作ピストン部９を低圧側流路に接続してパイロット圧力を低下させる第１の回路接続を形成すると共に斜板６を小容量側に変位させるときはパイロット圧力としてポンプ吐出圧力を操作ピストン部９に導く第２の回路接続を形成する電磁切換弁１０を備えた。
【００３０】
このアキシャルピストンポンプは、２つの吐出口にそれぞれ連通する第１吐出側油路１１ｘのポートＸと第２吐出側油路１１ｙのポートＹとが、アクチュエータ駆動用の油圧シリンダ等（不図示）に直列的に接続できる。本ポンプは、正逆双方向に圧油を供給でき、その正逆回転方向によって圧油の吐出方向が選択される。
【００３１】
第１と第２の吐出油路（１１ｘ，１１ｙ）からそれぞれ分岐した第１のパイロット油路１２ｘおよび第２のパイロット油路１２ｙと、これらパイロット油路によって各吐出口から作動油の一部がパイロット圧力として導かれる電磁切換弁１０を介して可変容量機構の操作ピストン部９に接続されている。
【００３２】
電磁切換弁１０が第２の回路接続としてポートＰＡ接続（ポートＢプラグ）を形成した状態にて、第１吐出側油路１１ｘ又は第２吐出側油路１１ｙから一部の自己圧が第１のパイロット油路１２ｘまたは第２のパイロット油路１２ｙを介して導かれてなるパイロット圧力が操作ピストン部９へ作用し、該操作ピストン部９の操作ピストンが変位して斜板６を押圧してその傾斜角度を小さくすることによりポンプ吐出量が小容量側に切り換えられる。
【００３３】
また、電磁切換弁１０が第１の回路接続としてポートＢＴ接続（ポートＡプラグ）を形成した状態にて、パイロット圧油の導入を止めることによってパイロット圧力が小さくなり、これに従って操作ピストン部９への作用が軽減され、斜板６に対する操作ピストンによる押圧が解除されつつ傾斜角度が大きくなり、ポンプ吐出量が大容量側に切り換えられる。
【００３４】
なお、大容量側の第２の回路接続を形成しているときに操作ピストン部９側から第１吐出側油路１１ｘまたは第２吐出側油路１１ｙへの圧油の流出を阻止して操作パイロット部９に作用しているパイロット圧力を封じ込めるために、第１のパイロット油路１２ｘ中および第２のパイロット油路１２ｙ中のそれぞれに逆止弁（Ｃｘ，Ｃｙ）を配置した。
【００３５】
従って、容量可変機構においてポンプ吐出量を小容量側に切り換えた際に、ポンプ吐出し圧力が最低調整圧力以下となっても、これら逆止弁（Ｃｘ，Ｃｙ）によって封じ込められたパイロット圧力が操作ピストン部９に作用し続けることができるので、低圧領域でも安定な制御状態が維持できる。
【００３６】
また、斜板６の半円柱形状の底部７を有しており、この底部曲面と同じ曲率の摺接面で斜板傾転に伴って摺動する該底部を受け入れて斜板６を支承する軸受部２０がハウジング３０内に固定されている。従って、この軸受部２０により斜板６は回転軸１を中心に傾転可能に軸受されている。
【００３７】
この軸受部２０は、摺接面上にハウジング３０内に形成された油路３１を介してポンプ吐出圧油が導かれて斜板底部面との間で潤滑膜が形成される静圧軸受構造となっている。この軸受け部２０の摺接面は、回転軸貫通孔２１を含む中央溝部２２を挟んだ両側に位置する第１と第２の摺接面（２３，２５）の二つからなる。
【００３８】
各ピストン４は、シリンダブロック２の回転に伴って端部シュー５が摺接する斜板６の傾斜面上の約半分領域で作動油をシリンダ室３内に吸込み、別の半分領域で吸込んだ作動油を吐出する。またシリンダブロック２の回転方向が逆になればこの傾斜面上の二分領域でのピストン４による吐出しモードと吸い込みモードは入れ代わる。よって、一方の領域に基づくポートＸと他方の領域に基づくポートＹは、回転方向の切換によって互いに吐出しポートと吸込みポートとしての機能も入れ代わる。
【００３９】
また、斜板６の傾斜面は、吐出しモードにあるピストン４の端部シュー５が摺接する半分領域においてそのピストン４から受ける背圧が、吸込みモードにある他のピストン４の端部シュー５が摺接する他方の半分領域においてそのピストン４から受ける背圧より大きい。
【００４０】
そこで、斜板６の底部面も、前記傾斜面のうち一方の半分領域（ポートＸ側）に対応する領域を第１斜板底部面領域とし、他方の半分領域（ポートＹ側）に対応する領域を第２斜板底部面領域と設定し、軸受部２０の側で第１斜板底部面領域の摺動を受け入れる方を第１の摺接面２３とし、第２斜板底部面領域の摺動を受け入れる方を第２の摺接面２５となるように構成した。
【００４１】
第１の摺接面２３と第２の摺接面２５のそれぞれには、ポンプ吐出圧力の一部がハウジング３０内に形成された油路３１を介して導入されて各々対面する第１と第２の斜板底部面領域との間に潤滑油膜を形成する一対の凹状ポケット領域（２４，２６）が設けられている。各ポケット領域（２４，２６）は、摺接面中央部に形成された相対的に開口面積の小さい小ポケット（２４Ｓ，２６Ｓ）と、該小ポケットの周囲に形成された相対的に開口面積が大きい大ポケット（２４Ｌ，２６Ｌ）との二重ポケット構成となっている。
【００４２】
そして、本ポンプの油圧回路においては、第１吐出側油路１１ｘから分岐し、ポンプ吐出圧油を第１の摺接面２３の大ポケット２４Ｌと第２の摺接面２５の小ポケット２６Ｓとに同時に導く第１潤滑油路１３ｘと、第２吐出側油路１１ｙから分岐し、ポンプ吐出圧油を第１の摺接面２３の小ポケット２４Ｓと第２の摺接面２５の大ポケット２６Ｌとに同時に導く第２潤滑油路１３ｙとを備えた。
【００４３】
以上の構成において、回転軸１の回転方向によって図２（ａ）に示すような第１吐出側流路１１ｘからポートＸへ作動油が吐出される作動工程では、ポートＸ側の斜板上でピストン４が吐出しモードとなると共にポートＹ側の斜板上でピストン４が吸込みモードとなる回転駆動状態となり、第１吐出側油路１１ｘから分岐する第１潤滑油路１３ｘを介して第１の摺接面２３の大ポケット２４Ｌと第２の摺接面２５の小ポケット２６Ｓへポンプ吐出圧油の一部が導入される。
【００４４】
従って、この作動工程では、ポートＸ側の斜板半分領域に掛かる吐出しモードのピストン４による大きい背圧が第１斜板底部面領域を介して第１の摺接面２３に大きい負荷を生じ、ポートＹ側の斜板半分領域に掛かる吸込みモードのピストン４による小さい背圧が第２斜板底部面領域を介して第２の摺接面２５に小さい負荷を生じるが、第１の摺接面２３に掛かる大きい負荷に対して、大ポケット２４Ｌに送られた油圧が相対的に大きい面積に亘って対抗すると同時に、第２の摺接面２５に掛かる小さい負荷に対しては小ポケット２６Ｓに送られた油圧が相対的に小さい面積で対抗することにより、斜板側からの背圧の領域差は第１と第２の摺接面間のポケット油圧の差で相殺される。
【００４５】
さらにこのような相殺効果は、以上をポンプ正回転方向として、逆回転方向とした作動工程でも同様に発揮される。即ち、図２（ｂ）に示すような第２１吐出側流路１１ｙからポートＹへ作動油が吐出される工程では、ポートＸ側の斜板上でピストン４が吸込みしモードとなると共にポートＹ側の斜板上でピストン４が吐出しモードとなる回転駆動状態であり、第２吐出側油路１１ｙから分岐する第２潤滑油路１３ｙを介して第１の摺接面２３の小ポケット２４Ｓと第２の摺接面２５の大ポケット２６Ｌへポンプ吐出圧油の一部が導入される。
【００４６】
従って、この作動工程では、ポートＹ側の斜板半分領域に掛かる吐出しモードのピストン４による大きい背圧が第２斜板底部面領域を介して第２の摺接面２５に大きい負荷を生じ、ポートＸ側の斜板半分領域に掛かる吸込みモードのピストン４による小さい背圧が第１斜板底部面領域を介して第１の摺接面２３に小さい負荷を生じるが、第２の摺接面２５に掛かる大きい負荷に対して、大ポケット２６Ｌに送られた油圧が相対的に大きい面積に亘って対抗すると同時に、第１の摺接面２３に掛かる小さい負荷に対しては小ポケット２４Ｓに送られた油圧が相対的に小さい面積で対抗することにより、斜板側からの背圧の領域差は第１と第２の摺接面間のポケット油圧の差で相殺される。
【００４７】
以上のように、本実施形態による双方向回転型アキシャルピストンポンプにおいては、ポンプの回転駆動が正逆いずれの方向であっても、吐出しポート側と吸込みポート側とのピストン背圧の差は軸受部２０側で第１と第２の摺接面間で相殺されるため、常にバランスのとれた適切な斜板軸受状態が維持され、回転駆動中に前記背圧差に基づく軸受部２０でのガタツキ振動、騒音が生じる恐れがなくなる。
【符号の説明】
【００４８】
１：回転軸
２：シリンダブロック
３：シリンダ室
４：ピストン
５：端部シュー
６：斜板
７：半円柱形状底部
８：バネ部
９：操作ピストン部
１０：電磁切換弁
１１ｘ：第１吐出側油路
１１ｙ：第２吐出側油路
１２ｘ：第１パイロット油路
１２ｙ：第２パイロット油路
１３ｘ：第１潤滑油路
１３ｙ：第２潤滑油路
２０：軸受部
２１：貫通孔
２２：中央溝部
２３：第１の摺接面
２５：第２の摺接面
２４，２６：凹状ポケット領域
２４Ｌ，２６Ｌ：大ポケット
２４Ｓ，２６Ｓ：小ポケット
３０：ハウジング
３１：ハウジング内油路
Ｃｘ，Ｃｙ：逆止弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向回転型アキシャルピストンポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば重機の油圧ブーム駆動用のアクチュエータシリンダ等の比較的小容量で高圧の作動油の供給を必要とされる油圧パワー供給装置においては、従来から斜板式可変容量形のアキシャルピストンポンプが用いられることがある。これは、ポンプユニット内で回転軸と一体的に回転されるシリンダブロックのシリンダ室内に収容されている複数個のピストンの端部シューが、回転軸に対して傾斜可能に支持されている斜板の傾斜面に摺接するものであり、サーボモータ等の原動機による回転軸の回転駆動に伴って、斜板角度に応じたストロークで各ピストンが往復駆動することによって圧油を吸引・吐出するポンプとして作用するものである。
【０００３】
従って、このようなアキシャルピストンポンプのピストン押し出し容積により決定する吐出量は、斜板角度によって決定されるが、この角度は、油圧を利用した制御によって変更可能となっている。即ち、アキシャルピストンポンプを備えた油圧回路において、該ポンプの吐出流路と斜板の角度変位を行うための容量可変機構の受圧部との間に電磁切換弁を設け、該電磁切換弁のＯＮ状態にてポンプの自己吐出圧の一部が前記受圧部へパイロット圧として導かれ、その受圧部に駆動により、斜板をバネ付勢力に抗して押圧することでその傾斜角度を小さくしてポンプ機構の吐出流量が小容量側に変位される。また電磁切換弁のＯＦＦ状態にてパイロット圧油の導入を止められ、タンク等に連通する低圧側流路に接続された受圧部は、斜板に対する押圧作用が軽減、解除され、斜板角度はバネ付勢力により大きくなってポンプ吐出流量が大容量側へ変位される。
【０００４】
油圧制御によってアクチュエータシリンダのピストンロッドを前後進駆動させる油圧駆動装置においては、上記の如き可変容量形のアキシャルピストンポンプを双方向回転型ポンプとしたものが用いられる。この双方向回転型ポンプは、正逆２つの吐出口を備え、モータの回転方向に応じて正逆双方向への作動油の供給が切り換えられるものである。このポンプは、両ポートをアクチュエータシリンダのピストンヘッド側とロッド側とにそれぞれダイレクトに接続するだけで、制御弁を必要とせず、自給弁と安全弁からなる簡単な油圧回路でロッドを前後進駆動させることができる。このような双方向回転型ポンプを用いれば、作動油をほぼ閉鎖系で循環させる簡便な油圧回路で油圧配管のないコンパクトな設計で油圧供給装置を構成することができる。
【０００５】
しかしながら、アキシャルピストンポンプの構成では、各部材間や軸受部材との間で摺動が行われるため、摺接面ではガタツキが生じ易く、振動、騒音の原因になり、場合によっては、制御特性の安定性に悪影響を与える恐れもある。
【０００６】
そこで、従来から、対象部外から加圧された高圧流体を潤滑油としてその対象摺接面の隙間に強制的に供給することによって潤滑膜を形成し、摺接面同士を非接触状態に保つ所謂静圧軸受が多く採用されている。例えば、ピストンシューの斜板との摺接面に静圧ポケットを設けて潤滑油を該ポケット内へ導入するものや、また斜板底部と軸受部との間に潤滑油を供給するもの（例えば、特許文献１，２，３参照。）がある。
【０００７】
また、弁板に形成された複数の吐出ポートからそれぞれ複数の独立した吐出流を得るタイプのアキシャルピストンポンプでは、各吐出ポート間の油圧の相違に基づいたアンバランスモーメントが斜板に作用して、斜板が振動的になる恐れがあったが、このようなアンバランスモーメントを打ち消すように各吐出ポートからそれぞれ導かれた油圧によって斜板に相補的な逆向きモーメントを与える機構を備えたものもある（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−３２４７４９号公報
【特許文献２】特開平１０−７７９５６号公報
【特許文献３】特開２００２−５００６号公報
【特許文献４】特開平９−８８８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、アキシャルピストンポンプの斜板全体をみると、ピストンシューを介して接するピストンが吐出しモードとなっている領域と吸込みモードになっている領域との二つに大別され、これらの二領域の間で斜板に係る背圧に比較的大きな相違が生じており、これが斜板振動や騒音の原因になる恐れがあった。
【００１０】
しかも、双方向回転型の場合、回転方向が逆転すると、斜板の吐出し領域と吸込み領域も入れ替わってしまう。しかしながら、これまで、上記のような斜板の吐出し領域と吸込み領域との間に係る背圧の相違に着目し、片方向回転形においてもこのような背圧の相違を相殺するための手段を備えたものはなかった。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、正逆双方向の回転にも対応して斜板の吐出し領域と吸込み領域との間の背圧差を相殺でき、常にバランスのとれた安定した斜板軸受状態が得られる双方向回転型アキシャルピストンポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、原動機により駆動される回転軸と、該回転軸と一体的に回転されるシリンダブロックと、シリンダブロック内に前記回転軸周りに等角度間隔で回転軸と平行に形成された複数個のシリンダ室と、各シリンダ室内に収容されているピストンと、前記回転軸に対して傾斜可能に支持され、各ピストンの端部シューが摺接する傾斜面を備えた斜板とを備え、前記原動機による正逆双方向に切換可能な回転軸の回転駆動に伴って、前記斜板の角度に応じたストロークで各ピストンが往復駆動することによって圧油を吸引し且つ回転方向によって選択的に特定される２つの吐出口のうちのいずれかから吐出するものであり、前記斜板を最大吐出量となる傾斜角度位置へ向けて傾転付勢するバネ部と、パイロット圧力としてのポンプ吐出圧力の一部の作用により操作されて前記バネ部の付勢力に抗して前記斜板を最小吐出量位置へ向けて押圧する操作ピストン部とを有し、前記パイロット圧力の増減に応じた操作ピストン部の機械的変位に伴う前記斜板の傾斜角度変位によって前記ピストンのストローク距離を変位させて前記シリンダブロックの単位回転当たりの吐出容量を変化させる容量可変機構を備えている双方向回転型アキシャルピストンポンプにおいて、前記斜板の傾転に伴って摺動する斜板の底部面を受け入れる軸受部を備え、該軸受部は、吐出しモード或いは吸込みモードにあるピストンの端部シューが摺接する傾斜面の半分領域に対応する第１斜板底部面領域に対面する第１の摺接面と、吸込みモード或いは吐出しモードにある他のピストンの端部シューが摺接する他方の半分領域に対応する第２斜板底部面領域に対面する第２の摺接面とを、前記回転軸の貫通部領域を挟む両側位置に有し、前記第１と第２の摺接面のそれぞれには、ポンプ吐出圧油の一部がハウジング内に形成された油路を介して導入されて各々対面する第１と第２の斜板底部面領域との間に潤滑油膜を形成する一対の凹状ポケット領域が設けられており、各ポケット領域は、摺接面中央部に形成された相対的に開口面積の小さい小ポケットと、該小ポケットの周囲に形成された相対的に開口面積が大きい大ポケットとの二重ポケット構成を有するものであり、前記回転軸の回転方向によって、前記第１斜板底部面領域に吐出しモードのピストンの背圧が掛かると共に前記第２斜板底部面領域に吸込みモードのピストンの背圧が掛かる回転駆動状態にて前記第１の摺接面の大ポケットと前記第２の摺接面の小ポケットのみに一方の吐出口からポンプ吐出圧油を導く第１潤滑油路と、前記第１斜板底部面領域に吸込みモードのピストンの背圧が掛かると共に前記第２斜板底部面領域に吐出しモードのピストンの背圧が掛かる回転駆動状態にて前記第１の摺接面の小ポケットと前記第２の摺接面の大ポケットのみに他方の吐出口からポンプ吐出圧油を導く第２潤滑油路とを有する油圧回路を備えているものである。
【００１３】
即ち、本発明の双方向回転形アキシャルピストンポンプにおいては、斜板底部面との間でポンプ吐出圧力の一部の自己圧油を導入してなる潤滑膜を形成して所謂静圧軸受けを構成するための凹状ポケット領域を設ける軸受部の摺接面を、斜板の吐出しモード或いは吸込みモードにある約半数のピストンの端部シューが摺接する半分領域側の第１斜板底部面領域に対面する第１の摺接面と斜板の吸込みモード或いは吐出しモードにある他のピストンの端部シューが摺接する他方の半分領域側の第２斜板底部面領域に対面する第２の摺接面との二つを設定し、両摺接面に設けた一対の凹状ポケット領域をそれぞれ相対的に開口面積の小さい中央部の小ポケットとその周囲に形成した相対的に開口面積の大きい大ポケットとからなる二重ポケット構成とし、一方の小ポケットと他方の大ポケットを組み合わせて選択的にどちらかの組のみにいずれかのポンプ吐出口からその吐出圧力の一部を導入する二つの油路を有する油圧回路を設けたものであるため、吐出しモードのピストンの背圧によってより大きな重負荷が掛かる側の一方の摺接面の大ポケットと吸込みモードのピストンの背圧によってより小さい重負荷が掛かる側の他方の摺接面の小ポケットとにポンプ吐出圧力を導入することができる。
【００１４】
従って、斜板からより大きな負荷が掛かる一方の摺接面では、その対面する側の一方の斜板底部面領域に対して大ポケットのより広い領域に亘る相対的に強い油圧で対抗すると共に、同時に斜板からの負荷が小さい他方の摺接面では、その対面する側の他方の斜板底部面領域に対して小ポケットのより小さい領域のみでの相対的に小さい油圧で対抗することになるため、吐出しモードにあるピストンから背圧を受ける斜板領域と吸込みモードにあるピストンから背圧を受ける斜板領域との間の背圧差に基づく軸受部へ掛かる負荷の差は、軸受部の二つの摺接面間の斜板底部面に対抗する油圧力の差で相殺され、前記背圧差が原因となっていた従来のガタツキ振動や騒音を抑えることができる。
【００１５】
さらに、ポンプの回転駆動方向が逆転して斜板の吐出しモードにあるピストンの強い背圧を受ける側の領域と吸込みモードにあるピストンにより受ける背圧が小さい側の領域とが入れ替わっても、軸受部側の二つの摺接面においても、油圧回路における油路も切り換えられてそれぞれポンプ吐出圧油が導入されるポケットも大側と小側とで入れ替わって対応するため、正逆双方向のいずれの回転駆動状態でも、斜板に掛かる背圧差に基づく軸受部へ掛かる負荷の差は相殺され、軸受部において常に適切な荷重バランスを取ることが可能となる。
【００１６】
また、前記油圧回路は、２つの吐出口のうちの一方からポンプ吐出圧油の一部が第１潤滑油路を介して軸受部へ導かれると同時に同じ吐出口からのポンプ吐出圧油の一部をパイロット圧油として可変容量機構へ導入する第１パイロット油路と、他方の吐出口からポンプ吐出圧油の一部が第２潤滑油路を介して軸受部へ導かれると同時に同じ吐出口からのポンプ吐出圧油の一部をパイロット圧油として可変容量機構へ導入する第２パイロット油路とを備えれば、ポンプの回転駆動が正逆双方向のいずれの場合でも、回転方向の選択的切換に伴ってポンプ吐出圧油の一部の軸受部への導入油路が切り換えられても常に可変容量機構へパイロット圧油が良好に導入される。
【００１７】
また、容量可変機構は、斜板を大容量側に変位させるときは操作ピストン部を低圧側流路に接続してパイロット圧を低下させる第１の回路接続を形成すると共に斜板を小容量側に変位させるときはパイロット圧油としてポンプ吐出圧油を操作ピストン部に導く第２の回路接続を形成する切換弁を備えたものとするのが好ましい。
【００１８】
即ち、この切換弁により第１の回路接続が形成された状態では、第１パイロット油路又は第２パイロット油路を介して一部の自己圧が導かれてなるパイロット圧力が操作ピストン部へ作用し、該ピストン部が斜板を押圧してその傾斜角度を小さくし、ポンプ吐出量が小容量側に切り換えられ、また、切換弁により第２の回路接続が形成された状態では、パイロット圧油の導入を止め、パイロット圧力が小さくなるに従って操作ピストン部への作用が軽減され、斜板の押圧が解除されつつ傾斜角度が大きくなり、ポンプ吐出量が大容量側に切り換えられる。
【００１９】
このような切換弁によって、流量制御時には大容量側に切り換えて大流量とすることができると共に、圧力制御時には小容量側に切り換えてモータにかかる負荷トルクを小さく抑えることができるため、モータは小型のもので済み、装置構成が大型化することなく効率的な双方向回転型ポンプを実現できる。
【００２０】
なお、上記のような可変容量形ポンプでは、斜板角制御をポンプの自己圧で行うものであるため、小容量側に切り換え、吐出圧力がポンプ最低調整圧力以下になると、操作ピストン部は斜板を押すためのパイロット圧を確保できずに斜板角を小さい状態に維持することが困難となり、斜板が勝手に動く無制御状態になる恐れがある。そこで、第１と第２のパイロット油路には、それぞれ、操作ピストン部からポンプ吐出口側への圧油の流出を阻止して操作ピストン部に作用しているパイロット圧力を封じ込める逆止弁をそれぞれ配置しておくことが望ましい。
【００２１】
これら逆止弁により、容量可変機構において斜板傾転位置を小容量側に切り換えた際に、ポンプ吐出圧力が最低調整圧力以下となっても、封じ込められたパイロット圧力が操作ピストン部に作用し続けることができるため、低圧領域でも安定な制御状態が維持できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は以上説明した通り、斜板の傾転に伴って摺動する斜板の底部面を受け入れる軸受部に、吐出しモード或いは吸込みモードにあるピストンの端部シューが摺接する傾斜面の半分領域に対応する第１斜板底部面領域に対面する第１の摺接面と、吸込みモード或いは吐出しモードにある他のピストンの端部シューが摺接する他方の半分領域に対応する第２斜板底部面領域に対面する第２の摺接面とを、前記回転軸の貫通部領域を挟む両側位置に有し、第１と第２の摺接面のそれぞれにポンプ吐出圧力の一部がハウジング内に形成された油路を介して導入されて各々対面する第１と第２の斜板底部面領域との間に潤滑油膜を形成する一対の凹状ポケット領域として、摺接面中央部に形成された相対的に開口面積の小さい小ポケットと、該小ポケットの周囲に形成された相対的に開口面積が大きい大ポケットとの二重ポケット構成を備えたものであり、吐出しモードにあるピストンからの背圧が掛かる斜板領域からより大きな負荷が掛かる軸受部の一方の摺接面で、その対面する側の一方の斜板底部面領域に対して大ポケットのより広い領域に亘る相対的に強い油圧で対抗すると共に、同時に吸込みモードにあるピストンからの背圧が掛かる斜板領域からの負荷が小さい他方の摺接面で、その対面する側の他方の斜板底部面領域に対して小ポケットのより小さい領域のみでの相対的に小さい油圧で対抗することによって、吐出しモードにあるピストンから背圧を受ける斜板領域と吸込みモードにあるピストンから背圧を受ける斜板領域との間の背圧差に基づく軸受部へ掛かる負荷の差を、軸受部の二つの摺接面間の斜板底部面に対抗する油圧力の差で相殺し、前記背圧差が原因となっていた従来のガタツキ振動や騒音を抑えることができるという効果がある。
【００２３】
さらに、ポンプの回転駆動方向が逆転して斜板の吐出しモードにあるピストンの強い背圧を受ける側の領域と吸込みモードにあるピストンにより受ける背圧が小さい側の領域とが入れ替わっても、軸受部側の二つの摺接面においても、油圧回路における油路も切り換えられてそれぞれポンプ吐出圧油が導入されるポケットも大側と小側とで入れ替わって対応するため、正逆双方向のいずれの回転駆動状態でも、斜板に掛かる背圧差に基づく軸受部へ掛かる負荷の差は相殺され、軸受部において常に適切な荷重バランスを取ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施の形態による双方向回転型アキシャルピストンポンプの概略構成図であり、（ａ）は本ポンプの側断面図、（ｂ）は本ポンプの正面図である。
【図２】図１のポンプにおいて、上部に示すシリンダブロックの吐出しポート領域と吸込みポート領域に対応した軸受部の各摺接面のポケット構成を示す模式図と各ポケットへポンプ吐出圧力の一部を導く油路を含む油圧回路図であり、（ａ）と（ｂ）とで互いに回転方向が正逆となっているポンプ駆動状態を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の一実施の形態による双方向回転形アキシャルピストンポンプを図１および図２に示す。図１は、本ポンプの概略構成図であり、（ａ）は本側断面図、（ｂ）は正面図である。この正面図では、シリンダブロックのシリンダ室の配置を透過部分として点線で示した。図２は、軸受部の各摺接面のポケット構成を示す模式図と各ポケットへポンプ吐出圧力の一部を導く油路を含む油圧回路図であり、（ａ）と（ｂ）とで互いに回転方向が正逆となっているポンプ駆動状態を示している。なお、それぞれ軸受部の上部に、その回転駆動状態におけるシリンダブロックの吐出しポート領域と吸込みポート領域を示す模式図を並べた。
【００２６】
本実施の形態における双方向回転型アキシャルピストンポンプは、原動機（不図示）により駆動される回転軸１と、ハウジング３０内で該回転軸１と一体的に回転されるシリンダブロック２と、シリンダブロック２内に回転軸１周りに等角度間隔で回転軸１と平行に形成された複数個のシリンダ室３と、各シリンダ室３内に収容されているピストン４と、回転軸１に対して傾斜可能に支持され、各ピストンの端部シュー５が摺接する傾斜面を備えた斜板６とを備えたものである。
【００２７】
従って、前記原動機による正逆双方向に切換可能な回転軸１の回転駆動に伴って、斜板１の角度に応じたストロークで各ピストン４がシリンダ室３内を往復駆動することによって圧油を吸引し且つ回転方向によって選択的に特定される２つの吐出口のうちのいずれかから吐出するポンプ作用が得られる。
【００２８】
また本実施形態によるアキシャルピストンポンプは、シリンダブロック２の単位回転当たりの吐出用量を変化させる容量可変機構が設けられている。即ち、斜板６は、バネ部８により最大吐出量となる傾斜角度位置へ向けて傾転付勢されており、このバネ部８による付勢力に抗して、斜板６を最小吐出量となる位置へ向けて押圧する操作ピストン部９を備えたものである。この操作ピストン部９は、ポンプ吐出圧力の一部からなるパイロット圧力の作用により操作されるものであり、該パイロット圧力の増減に応じた機械的変位によって斜板６の傾斜角度を変位させ、これに伴ってシリンダブロック２内でのピストン４のストローク距離が変位してポンプ吐出容量が変化する。
【００２９】
さらに、本実施形態における可変容量機構では、斜板６を大容量側に変位させるときは操作ピストン部９を低圧側流路に接続してパイロット圧力を低下させる第１の回路接続を形成すると共に斜板６を小容量側に変位させるときはパイロット圧力としてポンプ吐出圧力を操作ピストン部９に導く第２の回路接続を形成する電磁切換弁１０を備えた。
【００３０】
このアキシャルピストンポンプは、２つの吐出口にそれぞれ連通する第１吐出側油路１１ｘのポートＸと第２吐出側油路１１ｙのポートＹとが、アクチュエータ駆動用の油圧シリンダ等（不図示）に直列的に接続できる。本ポンプは、正逆双方向に圧油を供給でき、その正逆回転方向によって圧油の吐出方向が選択される。
【００３１】
第１と第２の吐出油路（１１ｘ，１１ｙ）からそれぞれ分岐した第１のパイロット油路１２ｘおよび第２のパイロット油路１２ｙと、これらパイロット油路によって各吐出口から作動油の一部がパイロット圧力として導かれる電磁切換弁１０を介して可変容量機構の操作ピストン部９に接続されている。
【００３２】
電磁切換弁１０が第２の回路接続としてポートＰＡ接続（ポートＢプラグ）を形成した状態にて、第１吐出側油路１１ｘ又は第２吐出側油路１１ｙから一部の自己圧が第１のパイロット油路１２ｘまたは第２のパイロット油路１２ｙを介して導かれてなるパイロット圧力が操作ピストン部９へ作用し、該操作ピストン部９の操作ピストンが変位して斜板６を押圧してその傾斜角度を小さくすることによりポンプ吐出量が小容量側に切り換えられる。
【００３３】
また、電磁切換弁１０が第１の回路接続としてポートＢＴ接続（ポートＡプラグ）を形成した状態にて、パイロット圧油の導入を止めることによってパイロット圧力が小さくなり、これに従って操作ピストン部９への作用が軽減され、斜板６に対する操作ピストンによる押圧が解除されつつ傾斜角度が大きくなり、ポンプ吐出量が大容量側に切り換えられる。
【００３４】
なお、大容量側の第２の回路接続を形成しているときに操作ピストン部９側から第１吐出側油路１１ｘまたは第２吐出側油路１１ｙへの圧油の流出を阻止して操作パイロット部９に作用しているパイロット圧力を封じ込めるために、第１のパイロット油路１２ｘ中および第２のパイロット油路１２ｙ中のそれぞれに逆止弁（Ｃｘ，Ｃｙ）を配置した。
【００３５】
従って、容量可変機構においてポンプ吐出量を小容量側に切り換えた際に、ポンプ吐出し圧力が最低調整圧力以下となっても、これら逆止弁（Ｃｘ，Ｃｙ）によって封じ込められたパイロット圧力が操作ピストン部９に作用し続けることができるので、低圧領域でも安定な制御状態が維持できる。
【００３６】
また、斜板６の半円柱形状の底部７を有しており、この底部曲面と同じ曲率の摺接面で斜板傾転に伴って摺動する該底部を受け入れて斜板６を支承する軸受部２０がハウジング３０内に固定されている。従って、この軸受部２０により斜板６は回転軸１を中心に傾転可能に軸受されている。
【００３７】
この軸受部２０は、摺接面上にハウジング３０内に形成された油路３１を介してポンプ吐出圧油が導かれて斜板底部面との間で潤滑膜が形成される静圧軸受構造となっている。この軸受け部２０の摺接面は、回転軸貫通孔２１を含む中央溝部２２を挟んだ両側に位置する第１と第２の摺接面（２３，２５）の二つからなる。
【００３８】
各ピストン４は、シリンダブロック２の回転に伴って端部シュー５が摺接する斜板６の傾斜面上の約半分領域で作動油をシリンダ室３内に吸込み、別の半分領域で吸込んだ作動油を吐出する。またシリンダブロック２の回転方向が逆になればこの傾斜面上の二分領域でのピストン４による吐出しモードと吸い込みモードは入れ代わる。よって、一方の領域に基づくポートＸと他方の領域に基づくポートＹは、回転方向の切換によって互いに吐出しポートと吸込みポートとしての機能も入れ代わる。
【００３９】
また、斜板６の傾斜面は、吐出しモードにあるピストン４の端部シュー５が摺接する半分領域においてそのピストン４から受ける背圧が、吸込みモードにある他のピストン４の端部シュー５が摺接する他方の半分領域においてそのピストン４から受ける背圧より大きい。
【００４０】
そこで、斜板６の底部面も、前記傾斜面のうち一方の半分領域（ポートＸ側）に対応する領域を第１斜板底部面領域とし、他方の半分領域（ポートＹ側）に対応する領域を第２斜板底部面領域と設定し、軸受部２０の側で第１斜板底部面領域の摺動を受け入れる方を第１の摺接面２３とし、第２斜板底部面領域の摺動を受け入れる方を第２の摺接面２５となるように構成した。
【００４１】
第１の摺接面２３と第２の摺接面２５のそれぞれには、ポンプ吐出圧力の一部がハウジング３０内に形成された油路３１を介して導入されて各々対面する第１と第２の斜板底部面領域との間に潤滑油膜を形成する一対の凹状ポケット領域（２４，２６）が設けられている。各ポケット領域（２４，２６）は、摺接面中央部に形成された相対的に開口面積の小さい小ポケット（２４Ｓ，２６Ｓ）と、該小ポケットの周囲に形成された相対的に開口面積が大きい大ポケット（２４Ｌ，２６Ｌ）との二重ポケット構成となっている。
【００４２】
そして、本ポンプの油圧回路においては、第１吐出側油路１１ｘから分岐し、ポンプ吐出圧油を第１の摺接面２３の大ポケット２４Ｌと第２の摺接面２５の小ポケット２６Ｓとに同時に導く第１潤滑油路１３ｘと、第２吐出側油路１１ｙから分岐し、ポンプ吐出圧油を第１の摺接面２３の小ポケット２４Ｓと第２の摺接面２５の大ポケット２６Ｌとに同時に導く第２潤滑油路１３ｙとを備えた。
【００４３】
以上の構成において、回転軸１の回転方向によって図２（ａ）に示すような第１吐出側流路１１ｘからポートＸへ作動油が吐出される作動工程では、ポートＸ側の斜板上でピストン４が吐出しモードとなると共にポートＹ側の斜板上でピストン４が吸込みモードとなる回転駆動状態となり、第１吐出側油路１１ｘから分岐する第１潤滑油路１３ｘを介して第１の摺接面２３の大ポケット２４Ｌと第２の摺接面２５の小ポケット２６Ｓへポンプ吐出圧油の一部が導入される。
【００４４】
従って、この作動工程では、ポートＸ側の斜板半分領域に掛かる吐出しモードのピストン４による大きい背圧が第１斜板底部面領域を介して第１の摺接面２３に大きい負荷を生じ、ポートＹ側の斜板半分領域に掛かる吸込みモードのピストン４による小さい背圧が第２斜板底部面領域を介して第２の摺接面２５に小さい負荷を生じるが、第１の摺接面２３に掛かる大きい負荷に対して、大ポケット２４Ｌに送られた油圧が相対的に大きい面積に亘って対抗すると同時に、第２の摺接面２５に掛かる小さい負荷に対しては小ポケット２６Ｓに送られた油圧が相対的に小さい面積で対抗することにより、斜板側からの背圧の領域差は第１と第２の摺接面間のポケット油圧の差で相殺される。
【００４５】
さらにこのような相殺効果は、以上をポンプ正回転方向として、逆回転方向とした作動工程でも同様に発揮される。即ち、図２（ｂ）に示すような第２１吐出側流路１１ｙからポートＹへ作動油が吐出される工程では、ポートＸ側の斜板上でピストン４が吸込みしモードとなると共にポートＹ側の斜板上でピストン４が吐出しモードとなる回転駆動状態であり、第２吐出側油路１１ｙから分岐する第２潤滑油路１３ｙを介して第１の摺接面２３の小ポケット２４Ｓと第２の摺接面２５の大ポケット２６Ｌへポンプ吐出圧油の一部が導入される。
【００４６】
従って、この作動工程では、ポートＹ側の斜板半分領域に掛かる吐出しモードのピストン４による大きい背圧が第２斜板底部面領域を介して第２の摺接面２５に大きい負荷を生じ、ポートＸ側の斜板半分領域に掛かる吸込みモードのピストン４による小さい背圧が第１斜板底部面領域を介して第１の摺接面２３に小さい負荷を生じるが、第２の摺接面２５に掛かる大きい負荷に対して、大ポケット２６Ｌに送られた油圧が相対的に大きい面積に亘って対抗すると同時に、第１の摺接面２３に掛かる小さい負荷に対しては小ポケット２４Ｓに送られた油圧が相対的に小さい面積で対抗することにより、斜板側からの背圧の領域差は第１と第２の摺接面間のポケット油圧の差で相殺される。
【００４７】
以上のように、本実施形態による双方向回転型アキシャルピストンポンプにおいては、ポンプの回転駆動が正逆いずれの方向であっても、吐出しポート側と吸込みポート側とのピストン背圧の差は軸受部２０側で第１と第２の摺接面間で相殺されるため、常にバランスのとれた適切な斜板軸受状態が維持され、回転駆動中に前記背圧差に基づく軸受部２０でのガタツキ振動、騒音が生じる恐れがなくなる。
【符号の説明】
【００４８】
１：回転軸
２：シリンダブロック
３：シリンダ室
４：ピストン
５：端部シュー
６：斜板
７：半円柱形状底部
８：バネ部
９：操作ピストン部
１０：電磁切換弁
１１ｘ：第１吐出側油路
１１ｙ：第２吐出側油路
１２ｘ：第１パイロット油路
１２ｙ：第２パイロット油路
１３ｘ：第１潤滑油路
１３ｙ：第２潤滑油路
２０：軸受部
２１：貫通孔
２２：中央溝部
２３：第１の摺接面
２５：第２の摺接面
２４，２６：凹状ポケット領域
２４Ｌ，２６Ｌ：大ポケット
２４Ｓ，２６Ｓ：小ポケット
３０：ハウジング
３１：ハウジング内油路
Ｃｘ，Ｃｙ：逆止弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機により駆動される回転軸と、該回転軸と一体的に回転されるシリンダブロックと、シリンダブロック内に前記回転軸周りに等角度間隔で回転軸と平行に形成された複数個のシリンダ室と、各シリンダ室内に収容されているピストンと、前記回転軸に対して傾斜可能に支持され、各ピストンの端部シューが摺接する傾斜面を備えた斜板とを備え、前記原動機による正逆双方向に切換可能な回転軸の回転駆動に伴って、前記斜板の角度に応じたストロークで各ピストンが往復駆動することによって圧油を吸引し且つ回転方向によって選択的に特定される２つの吐出口のうちのいずれかから吐出するものであり、
前記斜板を最大吐出量となる傾斜角度位置へ向けて傾転付勢するバネ部と、パイロット圧力としてのポンプ吐出圧力の一部の作用により操作されて前記バネ部の付勢力に抗して前記斜板を最小吐出量位置へ向けて押圧する操作ピストン部とを有し、前記パイロット圧力の増減に応じた操作ピストン部の機械的変位に伴う前記斜板の傾斜角度変位によって前記ピストンのストローク距離を変位させて前記シリンダブロックの単位回転当たりの吐出容量を変化させる容量可変機構を備えている双方向回転型アキシャルピストンポンプにおいて、
前記斜板の傾転に伴って摺動する斜板の底部面を受け入れる軸受部を備え、
該軸受部は、吐出しモード或いは吸込みモードにあるピストンの端部シューが摺接する傾斜面の半分領域に対応する第１斜板底部面領域に対面する第１の摺接面と、吸込みモード或いは吐出しモードにある他のピストンの端部シューが摺接する他方の半分領域に対応する第２斜板底部面領域に対面する第２の摺接面とを、前記回転軸の貫通部領域を挟む両側位置に有し、
前記第１と第２の摺接面のそれぞれには、ポンプ吐出圧油の一部がハウジング内に形成された油路を介して導入されて各々対面する第１と第２の斜板底部面領域との間に潤滑油膜を形成する一対の凹状ポケット領域が設けられており、各ポケット領域は、摺接面中央部に形成された相対的に開口面積の小さい小ポケットと、該小ポケットの周囲に形成された相対的に開口面積が大きい大ポケットとの二重ポケット構成を有するものであり、
前記回転軸の回転方向によって、前記第１斜板底部面領域に吐出しモードのピストンの背圧が掛かると共に前記第２斜板底部面領域に吸込みモードのピストンの背圧が掛かる回転駆動状態にて前記第１の摺接面の大ポケットと前記第２の摺接面の小ポケットのみに一方の吐出口からポンプ吐出圧油を導く第１潤滑油路と、前記第１斜板底部面領域に吸込みモードのピストンの背圧が掛かると共に前記第２斜板底部面領域に吐出しモードのピストンの背圧が掛かる回転駆動状態にて前記第１の摺接面の小ポケットと前記第２の摺接面の大ポケットのみに他方の吐出口からポンプ吐出圧油を導く第２潤滑油路とを有する油圧回路を備えていることを特徴とする双方向回転型アキシャルピストンポンプ。
【請求項２】
前記油圧回路は、前記２つの吐出口のうちの一方からポンプ吐出圧油の一部が前記第１油路を介して軸受部へ導かれると同時に同じ吐出口からのポンプ吐出圧油の一部をパイロット圧油として前記可変容量機構へ導入する第１パイロット油路と、他方の吐出口からポンプ吐出圧油の一部が前記第２油路を介して軸受け部へ導かれると同時に同じ吐出口からのポンプ吐出圧油の一部をパイロット圧油として前記可変容量機構へ導入する第２パイロット油路とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の双方向回転型アキシャルピストンポンプ。
【請求項３】
前記容量可変機構は、前記斜板を大容量側に変位させるときは前記操作ピストン部を低圧側流路に接続してパイロット圧力を低下させる第１の回路接続を形成すると共に前記斜板を小容量側に変位させるときはパイロット圧油としてポンプ吐出圧油を前記操作ピストン部に導く第２の回路接続を形成する切換弁を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の双方向回転型アキシャルピストンポンプ。
【請求項１】
原動機により駆動される回転軸と、該回転軸と一体的に回転されるシリンダブロックと、シリンダブロック内に前記回転軸周りに等角度間隔で回転軸と平行に形成された複数個のシリンダ室と、各シリンダ室内に収容されているピストンと、前記回転軸に対して傾斜可能に支持され、各ピストンの端部シューが摺接する傾斜面を備えた斜板とを備え、前記原動機による正逆双方向に切換可能な回転軸の回転駆動に伴って、前記斜板の角度に応じたストロークで各ピストンが往復駆動することによって圧油を吸引し且つ回転方向によって選択的に特定される２つの吐出口のうちのいずれかから吐出するものであり、
前記斜板を最大吐出量となる傾斜角度位置へ向けて傾転付勢するバネ部と、パイロット圧力としてのポンプ吐出圧力の一部の作用により操作されて前記バネ部の付勢力に抗して前記斜板を最小吐出量位置へ向けて押圧する操作ピストン部とを有し、前記パイロット圧力の増減に応じた操作ピストン部の機械的変位に伴う前記斜板の傾斜角度変位によって前記ピストンのストローク距離を変位させて前記シリンダブロックの単位回転当たりの吐出容量を変化させる容量可変機構を備えている双方向回転型アキシャルピストンポンプにおいて、
前記斜板の傾転に伴って摺動する斜板の底部面を受け入れる軸受部を備え、
該軸受部は、吐出しモード或いは吸込みモードにあるピストンの端部シューが摺接する傾斜面の半分領域に対応する第１斜板底部面領域に対面する第１の摺接面と、吸込みモード或いは吐出しモードにある他のピストンの端部シューが摺接する他方の半分領域に対応する第２斜板底部面領域に対面する第２の摺接面とを、前記回転軸の貫通部領域を挟む両側位置に有し、
前記第１と第２の摺接面のそれぞれには、ポンプ吐出圧油の一部がハウジング内に形成された油路を介して導入されて各々対面する第１と第２の斜板底部面領域との間に潤滑油膜を形成する一対の凹状ポケット領域が設けられており、各ポケット領域は、摺接面中央部に形成された相対的に開口面積の小さい小ポケットと、該小ポケットの周囲に形成された相対的に開口面積が大きい大ポケットとの二重ポケット構成を有するものであり、
前記回転軸の回転方向によって、前記第１斜板底部面領域に吐出しモードのピストンの背圧が掛かると共に前記第２斜板底部面領域に吸込みモードのピストンの背圧が掛かる回転駆動状態にて前記第１の摺接面の大ポケットと前記第２の摺接面の小ポケットのみに一方の吐出口からポンプ吐出圧油を導く第１潤滑油路と、前記第１斜板底部面領域に吸込みモードのピストンの背圧が掛かると共に前記第２斜板底部面領域に吐出しモードのピストンの背圧が掛かる回転駆動状態にて前記第１の摺接面の小ポケットと前記第２の摺接面の大ポケットのみに他方の吐出口からポンプ吐出圧油を導く第２潤滑油路とを有する油圧回路を備えていることを特徴とする双方向回転型アキシャルピストンポンプ。
【請求項２】
前記油圧回路は、前記２つの吐出口のうちの一方からポンプ吐出圧油の一部が前記第１油路を介して軸受部へ導かれると同時に同じ吐出口からのポンプ吐出圧油の一部をパイロット圧油として前記可変容量機構へ導入する第１パイロット油路と、他方の吐出口からポンプ吐出圧油の一部が前記第２油路を介して軸受け部へ導かれると同時に同じ吐出口からのポンプ吐出圧油の一部をパイロット圧油として前記可変容量機構へ導入する第２パイロット油路とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の双方向回転型アキシャルピストンポンプ。
【請求項３】
前記容量可変機構は、前記斜板を大容量側に変位させるときは前記操作ピストン部を低圧側流路に接続してパイロット圧力を低下させる第１の回路接続を形成すると共に前記斜板を小容量側に変位させるときはパイロット圧油としてポンプ吐出圧油を前記操作ピストン部に導く第２の回路接続を形成する切換弁を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の双方向回転型アキシャルピストンポンプ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２５１４５９（Ｐ２０１２−２５１４５９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２３２９９（Ｐ２０１１−１２３２９９）
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００２４６２５１）油研工業株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１日（２０１１．６．１）
【出願人】（０００２４６２５１）油研工業株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
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